CN113677909B - 具有在衬片的凹槽中离心抽吸的制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制动系统，其包括制动垫块(10)，所述垫块包括具有第一面(13)和第二面(14)的背衬板(1)，以及由摩擦材料制成且固定到所述第一面(13)的衬片(2)，所述衬片(2)由摩擦面(26)、安装面(20)、内边缘(23)、外边缘(24)、后边缘(21)和前边缘(22)定界，所述衬片(2)具备在所述摩擦面(26)上开口的至少一个收集凹槽(3)，所述收集凹槽在其第一端部(31)处朝向所述内边缘(23)延伸且在其第二端部(32)处通向所述外边缘(24)。所述制动系统进一步包括收集系统，所述收集系统包括收集管(40)，空气能够流动穿过所述收集管(40)，所述收集管(40)的空气进入孔口(41)面向所述第二端部(32)，并且所述收集凹槽(3)在其第二端部(32)处向所述外边缘(24)开口。

Description

具有在衬片的凹槽中离心抽吸的制动系统

技术领域

本发明涉及无污染制动系统，其意欲用于包括其旋转将减缓的旋转元件的机器中，例如，道路或轨道车辆或风力涡轮机。

背景技术

在此类制动系统中，由于制动垫块对旋转元件的磨损，摩擦制动会射出微粒和灰尘。此旋转元件例如是车辆的车轮，或由车辆的车轮驱动的圆盘。众所周知，分散到周围环境中的这些微粒对个体的健康有害。另外，用于机动车辆的电动机的发展已加强了对处理由摩擦制动系统的磨损产生的微粒和灰尘的需要。

因此，需要在这些微粒和粉尘被释放到周围环境中之前捕获这些微粒和灰尘。

因此，已知文件FR 3,057,040描述一种制动系统，其包括制动垫块10，此垫块包括具有第一面13和第二面14的背衬板1，以及由摩擦材料制成且固定到第一面13的衬片2，衬片2由摩擦面26、安装面20、内边缘23、外边缘24、后边缘21和前边缘22定界。衬片2具备至少一个收集凹槽3，所述收集凹槽向摩擦面26开口，并且所述收集凹槽在其第一端部31处朝向内边缘23延伸且在其第二端部32处具有朝向外边缘34的开口。背衬板1包括与收集凹槽3流体连通的孔17。孔17通过抽吸管40连接到收集系统，所述抽吸管能够吸入在凹槽3中流动的空气以及微粒和灰尘。

此类制动系统说明于图7和8中，并且代表现有技术。

然而，此制动系统具有缺点。

实际上，微粒和灰尘在制动阶段期间以非所要量持续逸出。

发明内容

本发明旨在弥补这些缺点。

本发明旨在提供一种制动系统，对于所述制动系统，优化对由衬片和旋转元件射出的微粒和灰尘的捕获，并且对于所述制动系统，构造尽可能简单。

此目标借助于以下事实来达成：制动系统进一步包括收集系统，所述收集系统包括空气能够流动穿过的收集管，收集管的空气进入孔口定位成与第二端部相对，并且收集凹槽在其第二端部处具有到外边缘上的开口。

由于这些布置，通过收集系统进行的对微粒和灰尘的收集更高效，因为空气在凹槽中从衬片的内边缘流动到外边缘。因为此方向是在离心力的作用下在凹槽中的空气流动的自然方向(无抽吸)，所以在收集管中进行的对微粒和灰尘的收集更高效。

有利地，收集管不与衬层接触。

因此，在制动阶段之后，在衬片和垫块移动远离旋转元件时，不再产生更多或更少的显著残余扭矩。

有利地，背衬板针对至少一个凹槽的整个长度是连续的。

因此，简化了制动垫块的制造，因为不必在凹槽中钻孔或在凹槽处修改背衬板。

有利地，至少一个凹槽位于后边缘附近。

因此，优化通过凹槽进行的对微粒和灰尘的捕获，这些微粒和灰尘有从衬片前部流动到后部的趋势，因为此流动方向是旋转元件相对于静止衬片的移动方向。

有利地，衬片具备大体上位于前边缘与后边缘之间的中间位置的第二凹槽。

因此，改进了制动期间衬片-圆盘组合件的振动行为。

有利地，衬片具备位于前边缘附近的附加凹槽。

因此，根据本发明的系统在旋转元件相对于衬片的两个旋转方向上同等高效地操作，这对于必须在两个方向上制动的例如轨道车辆等车辆是有利的。

有利地，收集系统包括抽吸机构，所述抽吸机构能够将空气从至少一个收集凹槽抽吸到收集管中。

因此，在收集管中进行的对微粒和灰尘的收集更高效。

附图说明

在阅读表示为非限制性实例的实施例的以下详细描述时，将更好理解本发明，并且本发明的优点将更显而易见。所述描述参考附图，在所述附图中：

[图1]为根据本发明的制动系统的制动垫块的俯视图，

[图2]为根据本发明的制动系统的制动垫块的透视图，

[图3]为沿着图2的线III-III的跟随根据本发明的制动系统的制动垫块的收集凹槽的截面视图，

[图4]为跟随根据本发明的制动系统的变型中的制动垫块的收集凹槽的截面视图，

[图5]为根据本发明的另一实施例的制动系统的制动垫块的透视图，

[图6]为安装在旋转圆盘上的根据本发明的制动系统的透视图，

已描述的[图7]展示根据现有技术的垫块的俯视图，

已描述的[图8]展示根据现有技术的垫块的透视图。

具体实施方式

本发明涉及一种制动系统，其包括意欲用于制动机器的旋转元件9的制动器的制动垫块10。下文在机器为其中此制动器为盘式制动器的道路车辆的情况下描述本发明。然而，本发明同样适用于在轨道上的车辆(轨道车辆)中使用的在车轮上磨擦的蹄式制动器中的制动垫块的情况，或适用于在任何其它工业机器(例如在风力涡轮机的情况下)中使用的制动垫块的情况。在所有情况下，机器的旋转元件的制动通过在此旋转元件的旋转期间制动垫块在此旋转元件上的摩擦来达成。

在盘式制动器中，制动通过与车辆的车轮成整体的圆盘(其为旋转元件9)与两个制动垫块10之间的摩擦来达成，所述两个制动垫块压在此圆盘9上，每一侧上一个以便将其夹在中间。圆盘9在主平面中延伸且具有垂直于此主平面的轴线A作为其旋转轴线。

垫块10中的每一个在此主平面中延伸，使得垫块10的厚度沿着旋转轴线A延伸。

圆盘9以旋转方向FW围绕旋转轴线A旋转，所述旋转方向限定与圆盘9的圆周成切线且定向在旋转方向FW上的切线方向T，以及在圆盘9的主平面中与旋转轴线A正交的径向方向R。

在图6中指示这些元件，其展示安装在圆盘9上的制动装置。

在随后的描述中，术语“内”和“外”表示分别定位成最靠近和最远离旋转轴线A的制动垫块10(或其组件)的边缘或区域，并且术语“前”和“后”表示分别定位在相对于由衬片2(下文所描述的)射出的微粒28的流动方向的上游和下游的制动垫块10(或其组件)的边缘或区域，所述流动方向也为旋转方向FW。

如图1和2中所说明，制动垫块10包括背衬板1，也被称为背板。背衬板1例如由金属制成。背衬板1为厚度大体上恒定(例如在3mm与7mm之间)的平坦板，在其主平面中其大体形状为具有笔直或弯曲边缘的梯形。

背衬板1包括其上固定衬片2的第一面13，以及与第一面13相对的第二面14。

背衬板1还包括两个耳部(11、12)，所述耳部在背衬板1的平面中在其两个横向端部处延伸且用以固持和引导垫块10。

制动垫块10进一步包括由摩擦材料制成的衬片2。例如，此材料为被称为“费罗多(ferodo)”的材料。

衬片2由摩擦面26(“磨擦(rubbing)”面)、与摩擦面26相对(这两个面平行)且固定到背衬板1的安装面20、内边缘23、外边缘24、后边缘21和前边缘22定界。外边缘24、后边缘21和前边缘22为凸形或直线的，内边缘23为凹形或直线的。

在衬片2磨损时，摩擦面26逐渐接近背衬板1。因此，衬片2的厚度(沿着旋转轴线A测量)随着其磨损而减小。

在操作期间，衬片2(和旋转元件9)由于衬片2与圆盘9之间的摩擦而释放微粒28。在图1和2中通过虚线表示沿着摩擦面26的微粒28的路径。

衬片2具备向摩擦面26开口的至少一个收集凹槽3。

凹槽3具有第一端部31和第二端部32。凹槽3在其内边缘23处在其第一端部31处延伸，并且在其第二端部32处具有到外边缘24上的开口。

“凹槽3在其端部处朝向边缘延伸”应理解为意味着凹槽3的此端部定位成接近边缘。凹槽的此端部可具有开口(到背衬板或到所述边缘)，或不具有开口。

“凹槽3在其端部处具有朝向边缘的开口”应理解为意味着凹槽3在接近边缘的此端部处具有连通开口，换句话说，通过延伸穿过背衬板1，或通过直接开口到此边缘上。

在所有情况下，凹槽3在远离摩擦面26的此端部处开口。

根据本发明，凹槽3在其第二端部32处直接开口到外边缘24上。

凹槽3的深度例如等于衬片2的高度，意味着凹槽3的底部与背衬板1的第一面13重合。替代地，凹槽3的深度小于衬片2的高度。

例如，收集凹槽3从其上游端部到其下游端部具有恒定矩形横截面，并且因此具有恒定厚度。

例如，收集凹槽3位于后边缘21附近。此配置使得有可能在此凹槽3中更高效地收集由制动产生的微粒/灰尘，只要微粒自然地从衬片2的前部流动到后部。实际上，此流动方向为旋转元件9相对于静止衬片2的移动方向。

任选地，衬片2进一步包括大体上位于前边缘22与后边缘21之间的中间位置的第二收集凹槽3。

第二收集凹槽3的此位置使得有可能最小化衬片2的非所要振动。

制动系统包括收集系统，所述收集系统包括空气能够流动穿过的收集管40。收集管40具有定位成与凹槽3的第二端部32相对的空气进入孔口41，如图1到4中所说明。在凹槽3中流动的空气穿过此进入孔口41进入收集管40。

有利地，收集系统包括抽吸机构(未展示)，所述抽吸机构能够将空气从凹槽3吸入到收集管40中。因此，将微粒/灰尘(从凹槽3)收集到收集管40中更高效。

此配置还具有以下优点：由收集系统的抽吸机构强制的空气流动在与凹槽3中的自然空气流动的方向相同的方向上进行。实际上，在离心力的影响下，空气自然地从第一端部31流动到第二端部32。因此，收集系统更高效。

如图1到3中所说明，凹槽3不开口到内边缘23上。因此，由衬片2形成的壁将第一端部31与内边缘23分离。因此，简化了衬片2的制造。

有利地，凹槽3还不具有穿过背衬板1的开口。在此情况下，背衬板1针对凹槽3的整个长度是连续的，意味着所述背衬板不具有使得空气能够从凹槽3行进穿过背衬板1的孔。因而简化了制动垫块的制造，因为不必在凹槽3处修改背衬板1(例如，通过钻孔)。

替代地，在内边缘23处，凹槽3被塑形为通道90，其将凹槽3的剩余部分与内边缘23连通，使得凹槽3开口到内边缘23上，如图4中所展示。因此，此通道90具有由衬片2包围的连续侧壁、开口到凹槽3的其余部分中的其第一端部以及开口到内边缘23上的其第二端部(其因此为凹槽3的第一端部31)。此配置改进了凹槽3中的空气流动，包含在衬片2磨损时。有利地，通道90尽可能靠近背衬板1，以便在操作期间最大化衬片2的工作厚度。

通道90具有恒定横截面，例如圆形横截面。

替代地，通道90在其第一端部处的横截面大于在其第二端部处的横截面，使得空气更易于穿过通道90进入凹槽3。

有利地，在所有实施例中，收集管40不与衬片2接触。因此，在制动阶段之后，在衬片2和背衬板1移动远离旋转元件时不产生更多或更少的显著残余扭矩，此残余扭矩由管与衬片2或背衬板1接触的事实产生。

在此配置中，收集管40位于背衬板1的位移区域(在制动垫块10的使用寿命内由衬片2的磨损产生的此移位的幅度)外部，使得收集管40在制动垫块10的整个使用寿命期间不与衬片2或背衬板1接触。

在此配置中，有利地，收集管40的进入孔口41此外定位成尽可能靠近外边缘24，以便最大化凹槽3与收集管40之间的空气通过。

图5说明其中除位于后边缘21附近的第一凹槽3以外衬片2还具备位于前边缘22附近的附加凹槽3的情况。衬片2因而包括两个凹槽3。

因此，收集系统包括来自第一凹槽3的空气可流动进入的第一收集管40，以及来自附加凹槽3的空气可流动进入的第二收集管40。这些管中的每一个连接到作为收集装置的部分的元件。

有利地，收集系统包括抽吸机构，所述抽吸机构能够将空气从凹槽3抽吸到收集管40中的每一个中。

此双凹槽3配置适合于在两个方向上经受制动的车辆，例如轨道车辆。实际上，在此情况下，通过旋转元件上的衬片2的摩擦释放的微粒28可从前边缘22流动到后边缘21或从后边缘21流动到前边缘22。两个凹槽3的存在使得有可能捕获凹槽3中的微粒，而不管车辆的制动方向如何。

根据又一实施例，衬片2包括大体上位于前边缘22与后边缘21之间的中间位置的另一凹槽3(被称为第二凹槽)，上文已描述此第二凹槽3。位于前边缘22附近的附加凹槽3因而为第三凹槽3。因此，此实施例使得有可能最小化衬片2的非所要振动且不管车辆的制动方向如何捕获凹槽3中的微粒。

有利地，收集系统包括抽吸机构，所述抽吸机构能够将空气从凹槽3抽吸到收集管40中的每一个中。

一般来说，抽吸机构包括能够吸入穿过收集管40的空气的元件。例如，此元件为泵。例如，此元件在空气流动的自然方向上位于收集管40的下游。有利地，此元件包括过滤器。

替代地，能够吸入穿过抽吸管40的空气的元件为位于抽吸管40中的空气的路径上在进入孔口41的下游且设计有具有比其下游出口的横截面小的横截面的上游入口的单元。

Claims (8)

1.一种制动系统，其包括制动垫块(10)，所述垫块包括具有第一面(13)和第二面(14)的背衬板(1)，以及由摩擦材料制成且固定到所述第一面(13)的衬片(2)，所述衬片(2)由摩擦面(26)、安装面(20)、内边缘(23)、外边缘(24)、后边缘(21)和前边缘(22)定界，所述衬片(2)具备向所述摩擦面(26)开口的至少一个收集凹槽(3)，所述收集凹槽在其第一端部(31)处朝向所述内边缘(23)延伸且在其第二端部(32)处具有朝向所述外边缘(24)的开口，所述制动系统的特征在于，其进一步包括收集系统，所述收集系统包括空气能够流动穿过的收集管(40)，所述收集管(40)的空气进入孔口(41)定位成与所述第二端部(32)相对，并且其中，所述收集凹槽(3)在其第二端部(32)处具有通往所述外边缘(24)的开口。

2.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，所述收集管(40)不与所述衬片(2)接触。

3.根据权利要求1或2所述的制动系统，其特征在于，所述背衬板(1)针对所述至少一个凹槽(3)的整个长度是连续的。

4.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，所述至少一个凹槽(3)在其第一端部(31)处具有朝向所述内边缘(23)的开口。

5.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，所述至少一个凹槽(3)位于所述后边缘(21)附近。

6.根据权利要求5所述的制动系统，其特征在于，所述衬片(2)具备大体上位于所述前边缘(22)与所述后边缘(21)之间的中间位置的第二凹槽(3)。

7.根据权利要求5或6所述的制动系统，其特征在于，所述衬片(2)具备位于所述前边缘(22)附近的附加凹槽(3)。

8.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，所述收集系统包括抽吸机构，所述抽吸机构能够将所述空气从所述至少一个收集凹槽(3)抽吸到所述收集管(40)中。

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